海事界对替代能源的探索

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一个多世纪以来，航运业一直使用单一燃料，而随着国内外市场急于满足排放标准，适应现有的替代燃料清单将面临重大挑战。无论是远洋运输、褐水运输、沿海运输、国外运输还是国内运输，每个市场都有各自的问题。

选择任何一家较大的全球造船厂，其基本的远洋船舶设计都将包括大型二冲程内燃机。

为了满足排放标准而从目前的船舶建造中移除单一推进系统将对造船厂的盈利能力造成毁灭性打击。
首先，我们需要认识到当前的排放时间框架将无法满足，并且第二艘船的订单将在不久的将来继续采用这种类型的推进器。

关于气候变化和船舶排放的讨论可以追溯到2012年，当时一项关于氨作为军用燃料的分析报告就已展开。威廉·阿尔格伦博士将摆脱化石燃料的趋势定义为“双燃料战略”。该分析报告将化石燃料能源与电力相结合，并提出了未来替代能源的三种战略：

• 结合电力和氢燃料的氢经济，
• 完整的电力经济，以及
• 允许引入液体可再生能源的双燃料战略。

“双燃料战略”基于液氨或甲醇与现有能源基础设施的兼容性。造船业接受了这一理念，并率先采用双燃料液化天然气（LNG），继续发展二冲程内燃机。在排放讨论和监管目标都指向零排放的情况下，该战略则采取了逐步“过渡”的理念。零排放离不开“电气”组件，而全球几乎没有造船商愿意采用电池和储能系统来保持竞争力所需的功率水平。

迄今为止，关于“双燃料”交付的报告已达数百份。然而，在目前的转型阶段，所谓的“双燃料”实际上是替代燃料和化石燃料的混合物，这是有原因的。

氢能一直是“圣杯”的简单口号。这并不难理解，因为所有未来的能源替代品都包含氢键。首先要确定BTU新替代燃料的实际燃料密度和可用能量。无论是氨、甲醇、液化天然气、生物燃料还是氢能，都无法达到普通船用柴油的密度和能量水平。事实上，大多数燃料的密度和能量水平仅为普通船用柴油的50%甚至更低。此外，目前没有一种燃料能够达到“零排放”的目标，而且在以拟议的“绿色”形式交付之前，这种目标也无法实现。

仅密度问题就给船舶建造带来了诸多问题。更少的能源需要更大的油箱，也意味着需要携带更多燃料。燃料越多，货物越少——货物越少，利润就越低。新油箱的放置位置以及稳性、积载、纵倾和吃水会受到怎样的影响，这些问题依然存在。解决这个问题的办法或许是维持现有燃油库存水平并增加加油作业次数。另一个问题则与所选替代燃料以及船舶贸易模式是否提供基础设施来确认加油港口是否提供燃油有关。你会发现，目前大多数港口都无法提供甲醇、氢气、氨或液化天然气。再加上点火时的引燃燃料需求以及船用柴油作为实际的“双燃料”，我们需要两种类型的油箱。

许多新建项目都在努力满足排放法规，而我们仍在使用一台大型二冲程内燃机，这构成了最棘手的挑战。“双燃料”的定义将包含一种替代燃料和一种化石燃料，并经历一段漫长的过渡期。

时间足够长，以至于韩国造船厂相信“碳捕获”将是维持标准设计的下一步。内燃机向液化天然气（LNG）的过渡已超过二十年，其使用量仍在持续增长。现在考虑到第一台大型二冲程氨内燃机在2025年2月才在试验台上成功完成了25%至100%负荷的运行，隧道尽头的“零”光辉正在逐渐黯淡。过渡期的结束尚需时日，未来几年我们仍将使用柴油加注。

安全隐患也同样存在，需要对通风、人员防护和培训进行重大改进。氨蒸气有毒，其进出推进源的分布是一个主要问题。氨的闪点较高，但与空气混合时的爆炸范围较窄。避免点火或爆炸的大气计算与标准船用柴油或黑油大相径庭。

就氢燃料而言，压缩氢气的高密度增加了氢气运输至船舶以及加注后储存的难度和成本。将氢气液化并以低温方式利用（类似于氨或液化天然气），又会增加液化和再气化过程中的另一项重大成本。鉴于所有这些新的决策，我们需要支持“Well to Wake”倡议——利用能源创造“新能源”需要纳入最终的排放计算，就像船舶建造成本大幅下降一样。

小型工作船、拖船和渡轮市场在“圣杯”探索中遥遥领先，几乎可以说“你的选择非常明智”。许多四冲程发动机制造商正在生产新产品，从甲醇发动机到完全不依赖燃料的发动机，应有尽有。

康明斯已获得甲醇燃料QSK60 IMO II/III发动机的原则性批准，功率范围为2000至2700马力。其他项目已开始在船上生产氢气，并结合燃料电池、电动汽车混合动力和电池技术，以达到排放目标。正如2012年预测的那样，沿海工作船和渡轮市场已从双燃料转向电力推进。

除了船舶运营和推进问题之外，我们还需要仔细研究实际燃料供应商和加油公司的现有吨位。随着邮轮行业采用双燃料液化天然气，我们看到液化天然气加注驳船和船舶的订单和供应持续增长，以支持液化天然气的交付。美国市场缺少的是运送氨、甲醇或生物燃料所需的“加注驳船”吨位。这种基础设施的开发远远超出了加注港口的岸上储存能力。某些生物燃料或甲醇需要在驳船上涂抹特定的油舱涂料，化学基础货物也需要与生物成分混合。氨需要与液化天然气类似的低温液化。甲醇、乙醇或脂肪酸甲酯需要“Marine Line”等先进的聚合物涂料。外国船队可以将这些混合物和化学品运送到美国，但是，国内船队现在必须建造和应对新的货物，以满足分销需求。

对于运营商而言，维持现有船舶“碳强度指标”评级的最快途径是转向生物燃料。此举将再次支持双燃料战略，并允许船东或运营商申报减排。每一份小小的努力都有助于我们实现气候目标。除了2012年的分析之外，只有核能才能达到“零排放”目标。毫无疑问，关于这种推进方式的变革将如何影响船舶建造的讨论已经开始。